Valtek MaxFlo 3 Exzentrisches Drehkegelventil mit hoher Kapazität

Transkript

1 Valtek MaxFlo 3 Exzentrisches Drehkegelventil mit hoher Kapazität

2 Abbildung 1: MaxFlo 3 Regelventil mit Flowserve Membranantrieb Abbildung 2: MaxFlo 3 Regelventil mit Flowserve Hochleistungs-Drehstellantrieb mit Federzylinder Abbildung 3: Robuste, zuverlässige Ausführung mit Endzapfen Flansch. Abbildung 4: Sicheres, zuverlässiges System mit Ausblassicherung

3 Einführung Die außerhalb des Strömungswegs platzierte Welle (Non-crossover shaft) ermöglicht einen höheren C V Der in die Welle integrierte Spurkopf bietet eine Ausblassicherung auf der Welle und damit eine höhere Sicherheit Verlängerter Aufsatz Robuste, zuverlässige Ausführung mit Endzapfen Flansch. Polygon Verbindung beim NR Antrieb Axiallager Abbildung 5: MaxFlo 3 Exzentrischer Drehkegelventil mit hoher Kapazität, Unterbaugruppe, Gehäuse Das MaxFlo 3 Eine neue Messlatte für die Zuverlässigkeit Hohe Leistungsfähigkeit Das Valtek MaxFlo 3 Regelventil ist ein hochleistungsfähiges, exzentrisches Drehkegelventil, der bei Niederdruck hohem K VS zum Einsatz kommt. Der Betriebstemperaturbereich des MaxFlo 3-Ventils liegt zwischen -100 C und 400 C. Der exzentrische Kegel des MaxFlo 3 bietet ein Stellverhältnis von bis zu 160:1 im Vergleich zu 50:1 bei herkömmlichen Durchgangsventilen und 20:1 bei den meisten Absperrklappen. Eine hochbelastbare Welle ist außerhalb des Strömungsweges des Ventils platziert. Diese überlegene Konstruktion ermöglicht eine höhere Durchflusskapazität für eine gegebene Ventilgröße. Darüber hinaus wird eine Beschädigung der Welle durch erosive Prozessflüssigkeiten vermieden. Bei den Ausführungen vieler anderer Hersteller liegt die Welle im Strömungsweg, was eine geringere Durchflusskapazität und einen höheren Wellenverschleiß zur Folge hat. Das MaxFlo 3 Regelventil ist in Größen von 1 bis 12 Zoll, DN , in Gehäuseausführungen mit oder ohne Flansch, sowie in der Ausführung mit Flansch in verschiedenen Einbaulängen erhältlich (ANSI-Klassen 150 und 300 / PN 16 bis 40). Für jede Ventilgröße sind mehrere reduzierte K VS Werte erhältlich. Diese Reduzierungen ermöglichen einen weiten Bereich von K VS -Werten in jeder Ventilgröße und stellen damit eine genaue, präzise Regelung über den gesamten regelbereich in extrem feiner Auflösung zur Verfügung. Die für das MaxFlo 3 angebotenen Stellungsregler ermöglichen dem Regelventil die Reaktion auf kleinste Signaländerungen ohne Übersteuerung. Die Stellungsregler P5, EP5, Polygon Verbindung Welle / Kegel Logix 500si und Logix 3000IQ reagieren präzise bereits auf Signaländerungen von 0,1 Prozent. Diese Genauigkeit erlaubt dem MaxFlo 3 Regelventil eine präzise Regelung der Prozessmedien. Da sich der Kegel beim Öffnen des Ventils sanft aus seinem Sitz heraus dreht (Abbildung 6), wird das Risiko eines Wasserschlags deutlich reduziert. Der Kegel und die außerhalb des Strömungswegs platzierte Welle behindert den Fluss nicht, dadurch erzielt das MaxFlo 3-Ventil einen höheren Wert für den Durchflussquotienten (K VS ) als andere konventionelle Drehventile. Aus diesem Grund ist das Maxflo 3 in der Lage, ein Stellverhältnis von 160:1 zu erzielen. Darüber hinaus ist bei der MaxFlo 3-Ausführung das Losbrechmoment gleich Null, was die Verwendung kleinerer Stellantriebe und damit eine Senkung der Kosten und eine Verringerung der Wartungszeit ermöglicht. Das Polygon Design am Schaft, sowohl an der Verbindung zum Kegel, als auch bei NR Antrieben am oberen Ende des Schafts, verhindert zuverlässig alle Probleme mit verzahnten Verbindungen. Die Polygon Verbindung ist eine bewährte Methode mechanische Verbindungen zu ermöglichen, die stärker, preziser und vor allem eine weitaus höhere Lebenserwartung haben als andere Verbindungs-Methoden. Alle diese Eigenschaften machen das MaxFlo 3 Regelventil zu einem der genausten und präzisesten exzentrischen Drehkegelventile auf dem Markt. Ein hohe Leistungsfähigkeit ist der erste wesentliche Punkt in den Entwurfsprinzipien, die dem MaxFlo 3 Regelventil zugrunde liegen.

4 Einführung Erhöhte Sicherheit Ein weiterer, diesen Entwurfsprinzipien des MaxFlo 3 Regelventils zugrundeliegender Faktor, war die erhöhte Sicherheit. Die ANSI B16.34, Abschnitt 6.5.1, legt fest, dass Ventile so konstruiert sein müssen, dass eine Entfernung der Spindel bei einem mit Druck beaufschlagten Ventil nicht möglich sein darf. Flowserve geht in Hinsicht auf diese Sicherheitsanforderung noch einen Schritt weiter. Die einzigartige Spindel des MaxFlo 3 mit ihrem in die Welle integrierten Feder kann nur nach vorheriger Demontage der Aufsatzmuttern entfernt werden (Siehe Abbildung 5). Viele andere Drehkegelventile verfügen nicht über eine Ausblassicherung auf der Welle, wohingegen Ausführungen, die einen solchen Schutz bieten, nicht die robuste Konstruktion der MaxFlo 3 Regelventile aufweisen (Siehe Abbildungen 2 und 5). Andere Ventile, denen die einzigartigen Eigenschaften des MaxFlo 3 Regelventils fehlen, haben bereits zu Unfällen, Sicherheitszwischenfällen und Ausfällen geführt. Die extrem robuste Ausführung des Endzapfenns an der unteren Führung des MaxFlo 3 Regelventils verhindert zuverlässig, dass sich Teile lösen und in Strömungsrichtung mitgerissen werden. Der Endzapfen an der unteren Führung wird durch bis zu vier Schrauben sicher gehalten. Er kann sich nicht wie es bei anderen Konstruktionen der Fall ist lösen und stellt damit auch keine potenzielle Leckagestelle dar. Die Kegelausführung des MaxFlo 3 ist so konzipiert, dass sie bei einem Verlust der Druckluft oder des Instrumentensignals entweder bei Ausfall öffnet (Welle stromabwärts) oder bei Ausfall schließt (Welle stromaufwärts). Abbildung 6: MaxFlo 3-Kegel Öffnen Lange Lebensdauer Auch eine längere Lebensdauer zählt zu den Schlüsselprinzipien, die dem MaxFlo 3 Regelventil zugrunde liegen. Die überdimensionierte Welle verhindert Wellenausfälle und bietet zudem eine große tragende Wellenfläche. Hierdurch wird der Lagerverschleiß reduziert, die Zuverlässigkeit erhöht, und die Lebensdauer des Ventils verlängert. Der Kegel ist aus gehärtetem gehärtet Material gefertigt, um seine Lebensdauer zu erhöhen, eine dichte Absperrung zu erzielen und die Zuverlässigkeit in einer Vielzahl von anspruchsvollen Anwendungen zu erhöhen (hohe Beanspruchungen, erosive Prozessflüssigkeiten, geringfügige Kavitation und Dampf). Die robuste Bauweise des Kegels reduziert Ventilausfälle durch Wasserschlag. Die außerhalb des Strömungswegs platzierte Welle ermöglicht einen ununterbrochenen Fluss. Bei geöffnetem Ventil wird die Flüssigkeit nicht in den Ventilsitz oder den Retainer abgelenkt, wodurch sich eine höhere Zuverlässigkeit ergibt auch nach Jahren harten Einsatzes. Die verschleißfeste Ausführung des Endzapfens an der unteren Führung bietet eine große tragende Fläche. (siehe Abbildung 4). Der typische Wartungszyklus für das MaxFlo 3-Ventil liegt bei über fünf Jahren, die Gesamtlebenserwartung des Ventils, unter normalen Bedingungen, beträgt mehr als 20 Jahre. Die meisten MaxFlo 3-Stellantriebe weisen eine Lebensdauer von mehr als eine Million Zyklen auf, wodurch das MaxFlo 3 zu einem der zuverlässigsten Regelventile auf dem Markt wird. Das MaxFlo 3 ist mit NACE-Zertifizierung erhältlich. Zur Kontrolle flüchtiger Emissionen und zur Erfüllung der Anforderungen der Environmental Protection Agency (EPA) sind spezielle Flowserve-Stopfbuchspackungen erhältlich (TA-Luft). In seiner doppel-exzentrischen Ausführung dreht sich der Kegel des MaxFlo 3-Ventils in einem solchen Winkel in den Sitz hinein, dass ein Gleiten über die Sitzfläche verhindert wird (Abbildung 7). Hierdurch wird ein Verschleiß des Ventilsitzes reduziert, was eine Verringerung des Wartungsaufwands und der Wartungskosten zur Folge hat. Gleichzeitig kann durch Verwendung der Weichsitzausführung eine dichte Absperrung nach der ANSI Klasse VI problemlos erreicht werden. Die Polygon Ausführung des Schafts ermöglicht ein weitaus höheres Drehmoment, welches übertragen werden kann, als bei anderen Ausführungen gleichen Durchmessers. Die Ausführung mit abgerundeten Ecken verhindert Spannungskonzentrationen am Schaft. Es wird eine doppelt so hohe maximale Scherkraft zugelassen als bei verzahnten Verbindungen. Das reduzierte Spiel und die direkte Verbindung des Polygons macht es möglich, größere Momente insbesondere Wechselbeanspruchungen zu übertragen. Abbildung 7: MaxFlo 3-Kegel Schließen

5 Eigenschaften und Vorteile Hohe Leistungsfähigkeit Eigenschaften Hohe Durchflusskoeffizienten Außerhalb des Strömungswegs platzierte Welle (Non-crossover Shaft) Polygon Verbindung Großes Stellverhältnis Vorteile Ein um bis zu 70 Prozent höherer Durchfluss als bei Herstellern anderer exzentrischer Drehkegelventile (reduzierte K VS Werte sind ebenfalls erhältlich). Für höhere Durchflusskapazitäten und eine geringere Anfälligkeit bei erosiven Flüssigkeiten ist die Welle außerhalb des Strömungswegs platziert. Das Ventil kann bei Zellstoffkonzentrationen von bis zu 3 Prozent eingesetzt werden. Verringert das Spiel zwischen Welle und Kegel Für ein großes Bereichsverhältnis von bis zu 160:1, welche durch die außerhalb des Strömungswegs platzierte Welle erzielt wird. Dadurch ist eine eine präzise Drosselung über einen sehr weiten Bereich möglich. Präzise Regelung Kegel regelt ohne Kontakt zum Sitz. Hochleistungsfähige Stellungsregler indem sie ohne Übersteuerung bereits auf Signaländerungen von 0,1 Prozent reagieren. Die Stellungsregler P5, EP5, Logix 500si und Logix 3000IQ bieten eine präzise, genaue Prozessregelung, Hohe Präzision Stellverhältnis von bis zu 160:1. Bidirektionale Absperrung Das Ventil kann mit der Welle stromaufwärts oder stromabwärts montiert werden. Flansche ANSI Klassen (PN 16 40) Reduzierte K VS Werte Erhältlich in 100, 75/70 und 40 Prozent (für andere K VS Werte wenden Sie sich bitte an Ihren Flowserve-Vertreter). Betriebstemperaturen -100 C bis 400 C Nennweiten 1, 1½, 2, 3, 4, 6, 8, 10, 12 (Zoll) DN 25, 40, 50, 80,100, 150, 200, 250, 300 Einbaulängen ISA mit und ohne Flansch (ANSI - DIN) ISA mit Flansch ANSI DIN 3202 F1 mit Flansch DIN Dichtheitsklasse (ANSI) Metallsitz: Klasse IV / Weichsitz: Klasse VI Erhöhte Sicherheit Überragende Qualität Welle mit Ausblassicherung Zuverlässige Drehzapfenausführung Flüssigkeitsunterstützte Sicherheitsstellung Die Standardmaterialien, die für die Welle und den Ventilsitz zum Einsatz kommen, ermöglichen höhere Druckabfälle als bei anderen Herstellern, insbesondere in NACE-Anwendungen. Robuste und leichte Ausführung für eine problemlose Handhabung und Wartung. Während konventionelle Drehregelventile nicht über eine Ausblassicherung auf der Welle verfügen, wurde dieses Problem durch die einzigartige Wellenausführung des MaxFlo 3-Ventils gelöst. Darüber hinaus trägt dieses Merkmal auch dazu bei, die Gefahr von Personenschäden, Feuer und starker Leckage aufgrund eines Ausblasens der Welle zu minimieren. Bei einer Demontage müssen zur Entfernung der Ventilwelle zuerst die Muttern des Ventilaufsatzes entfernt werden. Durch die hochbelastbare Ausführung des Drehzapfens ist sichergestellt, dass sich während des Ventilbetriebs keine Teile lösen und in Strömungsrichtung mitgerissen werden können. Aufgrund der robusten Flanschkonstruktion wird die Dichtung gleichmäßig zusammen gedrückt und damit eine Leckage durch die Drehzapfenbohrung verhindert. Die Prozessflüssigkeit unterstützt den Kegel, bei einem Verlust der Druckluft zu öffnen oder zu schließen. Lange Lebensdauer Robuste Drehzapfenausführung Exzentrisches Drehkegelventil Robuste Kegelausführung Polygon Verbindung NACE-Zertifizierung Mehrere Stopfbuchsenoptionen Zertifizierungen Separater Aufsatz Der Drehzapfen oder andere Teile können sich während des Betriebs nicht lösen und in Strömungsrichtung mitgerissen werden. Kein Losbrechmoment. Der Kegel hebt sich sofort aus dem Sitz, der Sitzverschleiß wird verringert. Der Kegel ist standardmäßig aus gehärtetem Material gefertigt. verhindert Stress Konzentrationen doppelte Scherkraft gegenüber einer verzahnten Verbindung Erlaubt den Einsatz des Ventils für petrochemische Anwendungen. Für die meisten Anwendungen sind entsprechende Konfigurationen/Materialien lieferbar Die Optionen für flüchtige Emissionen erfüllen die EPA- und TA-Luft Anforderungen. NACE, Zertifizierter Materialprüfbericht Der separate Ventilaufsatz erhöht die Lebensdauer der Stopfbuchse und ermöglicht eine einfachere Wartung

6 Spezifikationen Tabelle I: Gehäusespezifikationen Nennweiten 1 Zoll 12 Zoll / DN Endanschluss Mit Flansch, ohne Flansch (1 8 Zoll) Druckstufe ANSI Klasse / PN Regelbereich 100 % (voll), 75/70 % Reduzierung, 40 % Reduzierung 25/15 % Reduzierung Dichtheitsklasse ANSI Klasse IV, ANSI Klasse VI mit Weichsitz Betriebstemperatur -100 C bis 400 C Pneumatischer Stellantrieb Kennlinie Sicherheitsstellung Membran: NR1, NR2, NR3 Zylinder: 25, 50, 100, 200 Handantrieb Linear, gleichprozentig Druckluft schließt, Druckluft öffnet, Verriegelung in letzter Stellung. MaxFlo 3 Dimensionierungsverfahren und -daten Die Verfahren und Daten zur Dimensionierung von MaxFlo 3-Ventilen einschließlich der Bestimmung der Stellantriebsgröße sind in dem Programm zur Ventilauslegung Performance! enthalten. Tabelle II: Konstruktionsmaterialien Gehäuse A216 WCC, WN A351 CF8M, WN Kegel gehärtet 316L mit Alloy 6 Welle gehärtet, A453 Gr 660 Drehzapfen gehärtet, A453 Gr 660 Lager 440C, UNSS31803 (Duplex 2205) Abdichtende Lager 440C, UNSS31803 (Duplex 2205) Sitz Retainer Edelstahl (A351 CF8M), 8 Zoll und kleiner (A182 G F6 400 Serie Edelstahl für 10/12-Zoll Ventile. Sitzring 316L Edelstahl, 316L mit Alloy 6 Beschichtung, 416 HT Weichsitz Stopfbuchse PTFE PTFE V-Ring, Graphitringe/-geflecht, SureGuard, SafeGuard (XT und Firesafe) Tabelle III: Maximal zulässiges P* Ventilgröße (Zoll/mm) Maximal zulässiger Differenzdruck * Die Ist-Daten sind abhängig von dem K VS Wert und dem Material, der Größe des Stellantriebs und der Orientierung der Welle. Der zulässige Druckabfall sollte bestimmt werden, nachdem die detaillierte Auslegung des Ventils mit Hilfe der Performance! Software abgeschlossen ist. psi Bar 1 8/ / / Tabelle IV: Maximale Durchflusskapazität (C VS ) Garniturgröße /70 40 Nennweite Wellenrichtung (Zoll/mm) Oberhalb Unterhalb Oberhalb Unterhalb Oberhalb Unterhalb Metall Weich Metall Weich Metall Weich Metall Weich Metall Weich Metall Weich 1/ ½/ / / / / / / Nicht lieferbar 12/

7 Membran-Drehantrieb Der Flowserve-Drehantrieb mit Membrane ist ein robuster, einfach wirkender Stellantrieb, der für eine hohe Leistung, eine lange Lebensdauer und eine hohe Zuverlässigkeit konzipiert ist. Der Betrieb erfolgt bei einem Luftdruck von 20 bis 60 psi (1,4 bis 4,0 Bar). Die Wirkungsweise des Antriebes ist vor Ort umkehrbar. Die hohe Leistungsfähigkeit wird durch die interne Wirkweise über Kugellager gewährleistet, wodurch die durch O-Ringe verursachte Reibung vermieden wird. Der Membranstellantrieb reagiert sehr empfindlich auf geringe Druckänderungen der Versorgungsluft, was ihm eine präzise Bewegung des Ventilkegels ohne Übersteuerung und Spiel erlaubt. Unterstützt wird dies durch die direkte Polygon-Kopplung zwischen Ventilwelle und Stellantriebsspindel. Eine lange Lebensdauer ist durch die für hohe Zyklen ausgelegte Membrane, ein stabiles Membrangehäuse aus Stahl, sowie einen Antriebsgehäuse aus Gusseisen gewährleistet. Weitere Merkmale umfassen ein optionales Handrad mit Spindel zum Drücken, eine von außen leicht ablesbare Positionsanzeige, sowie eine einstellbare Hubbegrenzung, die eine übermäßige Drehung verhindert. Direkt mit der Ventilwelle gekoppelt Membrangehäuse aus Stahl Antriebs- Membrane für hohe Zyklen Antriebsgehäuse aus Gusseisen Stellfeder für die Sicherheitsstellung. Die einstellbare Hubbegrenzung verhindert eine übermäßige Drehung Handrad (Optional) Tabelle V: Membran-Drehantrieb Auswahlkriterien Ein Membranantrieb sollte eingesetzt werden, wenn der Prozess die folgenden Anforderungen stellt: 1. Einfachwirkend 2. Vor Ort umkehrbar 3. Niedriger Versorgungsdruck (20 60 psi / 1,4 4,0 Bar) 4. Hohe Regelungsfähigkeit (Kugellager, keine Reibung durch O-Ringe) 5. Handrad Option 6. Membrangehäuse aus Stahl, Antriebsgehäuse aus Gusseisen oder 80 Dreh-Bewegung abhängig von der Garniturgröße Abbildung 8:Membran-Drehantrieb Zylinder-Drehantrieb Der Flowserve-Zylinderdrehantrieb kombiniert ein hohes Drehmoment und eine hohe pneumatische Steifigkeit mit hervorragenden Regeleigenschaften. Diese Merkmale sind in einer leichten, robusten und kompakten Bauform vereint und machen den Flowserve-Drehantrieb zur ersten Wahl für diese Anwendungen. Für Regelaufgaben sind analoge und digitale Flowserve-Stellungsregler erhältlich. Der Flowserve-Zylinderdrehantrieb und die Stellungsregler sind für einen Versorgungsdruck von bis zu 150 psi* (10,3 Bar) geeignet, wodurch sich sehr hohe Drehmomente erzielen lassen. Zur direkten Umwandlung einer linearen Bewegung in eine Drehbewegung kommt bei dem Stellantrieb ein Kolben zum Einsatz. Der Kolben bietet eine direkte Verbindung zur Welle Einstellbare Hubbegrenzungen verhindern eine übermäßige Drehung und die Einwirkung eines zu hohen Drehmoments auf die Welle. Antriebsfeder für die Sicherheitsstellung. Abbildung 9: Zylinder-Drehantrieb Tabelle VI: Zylinder-Drehantrieb Auswahlkriterien Ein Zylinderantrieb sollte eingesetzt werden, wenn der Prozess die folgenden Anforderungen stellt: 1. Doppelt wirkend 2. Vor Ort umkehrbar 3. Kompakte und leichte Bauweise 4. Hohe Steifigkeit (zur Drosselung in Sitznähe) 5. Betätigungsgeschwindigkeit < 1 sec 6. Hoher Versorgungsdruck ( psi / 3 10 Bar) 7. Austauschbarkeit mit anderen Flowserve-Drehventilen (Valdisk, Valdisk 150 und ShearStream) 8. Aluminiumzylinder/-kolben, Antriebsgehäuse aus Gusseisen Dreh-Bewegung

8 Regionale Hauptniederlassungen Flowserve Corporation Flow Control 1350 N. Mt. Springs Parkway Springville, UT USA Tel.: Fax: Flowserve (Austria) GmbH Control Valves - Villach Operation Kasernengasse Villach Österreich Tel.: +43 (0) Fax: +43 (0) Ihr lokaler Flowserve-Ansprechpartner: Weitere Informationen über die Flowserve Corporation finden Sie auf unserer Website unter der Adresse Flowserve India Controls Pvt. Ltd Plot # 4, 1A, E.P.I.P, Whitefield Bangalore Kamataka Indien Tel.: Fax: Verkaufsbüros Flowserve Essen GmbH Manderscheidtstr Essen Deutschland Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) FCD VLDEBR /08 Alle Daten können ohne vorherige Ankündigung geändert werden Flowserve Corporation. Flowserve ist ein Warenzeichen der Flowserve Corporation flowserve.com